具有宽视角的实像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种使用菲涅尔透镜具有宽视角的３Ｄ图像显示装置。根据本发明专利技术的一种实施方式，该３Ｄ图像显示装置包括：像源供给部，其用于供给图像；第一菲涅尔透镜，其用于折射和透射从像源供给部入射过来的图像；以及第二菲涅尔透镜，其用于通过折射和透射经由第一菲涅尔透镜所透射的像源来产生３Ｄ图像。所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜中的至少一个为曲面菲涅尔透镜。本发明专利技术可以使３Ｄ图像的显示面积最大化，并且，可以实现在左右边界上无图像失真并具有宽视角的３Ｄ图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种图像显示装置，更具体而言，涉及一种使用菲涅尔透镜而具有宽 视角的真实感图像显示装置。
技术介绍
通常，三维图像显示指的是一种将深度信息添加到二维图像中，使用该深度信息 使观察者感到三维的生动性和真实感的技术。三维图象显示技术应用在各种部门中，尤其 应用在教育、卫生、军事、特殊目的机构等部门中。在现有技术中，根据上述此种技术，在各 种方式和方法上，已经提出了一般三维图像显示装置的几种类型。截至到目前，大部分这些 三维图像显示装置应用的是人类双眼视差的原理。由于呈现在人们左眼和右眼中的图像之 间存在有一些轻微差异，由左眼和右眼引起的视差感知就给人一种三维的感觉，因此，可以 获得一种凸起的感觉。现有技术的通常方式主要是通过使用或者不使用眼镜来分离左右图像。在色差 式、偏振光眼镜式和液晶快门式中使用眼镜，而在光栅片式、视差栅栏式和光学平板式中不 使用眼镜。在上述这些技术中，偏振光眼镜式是最早的和最稳定的三维图像显示方式，其在 3D电影和3D显示器等中应用最为广泛。然而，这种方法最大的缺点在于需要使用3D图像 专用偏振光眼镜。因此，戴上该专用偏振光眼镜就会增加眼睛的疲劳。在现有技术不使用眼镜的方式中，光栅片式和视差栅栏式形成的图像亮度和分辨 率都低，并且需要为观看者固定一个观测位置，因此，在观看一段较长的时间后，这两种方 式都会使观看者产生头痛和眩晕感。也有一些全三维显示方式，包括全息3D显示方式和立体3D显示方式。虽然这些 方式可以在空间中自由地形成3D图像，但是，这些方式需要一些昂贵的激光部件和精密光 学部件，用以显示甚至静止的图像，并不能够形成实时的3D图像。有人提出一些不用眼镜的方式来解决上述这些问题，其利用反射镜、传统光学透 镜和凹透镜等，以较低的成本形成实时3D图像。然而，大部分这些方法由于使用了凹透镜 等而都会使图像遭受变形失真，并且，如果使用大型装置，这些方式需要较高的生产成本。 尤其是当为了得到在大型显示设备的3D图像而使用大型装置时，就需要设置非常大的空 间宽度，因此，这妨碍了这些方法的实用性和适用性。除了使用凹面镜和反射镜的这些方法外，长期以来，也有人提出了一些以各种方 式使用菲涅尔透镜的方法。已经公开的技术有，可以使用两个菲涅尔透镜产生3D图像效 果，也可以使用一个或者多个菲涅尔透镜和反射镜来形成具有3D图像效果的3D图像。然 而，这些技术的缺点是由于对每次重现的目标内容物有限制而使可用部分的显示比例较 低。为了得到大型显示设备的3D图像，需要设置两块或两块以上的大型透射式反射镜和大 型显示设备像源。因此，形成非常大的空间宽度就不可避免使生产成本变高。特别地，为了得到大型显示设备的3D图像，在液晶投影机中使用两个菲涅尔透镜，由该液晶投影机扩大宽视角，可以得到具有这样宽视角的3D图像。在这里所产生的3D 图像，在与中心成10度到20度范围内的视角内可能不会出现图像变形失真，但是，在超出 这个范围的视角内可能会出现严重的图像变形失真。即，存在的问题是会发生这样的图像 变形失真，其中，在屏幕中心处具有相同深度感的3D图像在临界视角的左右侧上朝向屏幕 的反面变小。根据现有技术来实现3D图像的问题是由于在除了与屏幕中心成10度到20度角 的部位以外，在屏幕的剩余部位上会出现严重的图像变形失真，因此，有可能看不到完整的 3D图像。而且，由于存在的各种问题，生成大型显示设备的3D图像的各种应用可能会受到 限制，因此，可能难以高效地生成3D图像。由于除显示设备中心处外，在其剩余部位上图像 变形失真，使用三个菲涅尔透镜的3D成像技术在再现性和适用性方面也可能受到限制。使 用一个菲涅尔透镜和一个反射镜技术的优点与使用两个菲涅尔透镜的优点相同。为了得到 大型显示设备的3D图像，当使用大型设备时，需要使上下侧和前后侧空间的宽度相当大， 以便与该3D图像显示设备的大小成比例。并且，由于使用反射镜，3D图像的投影距离会变 短，因而深度感会降低。下面，参照附图1来说明根据现有技术的使用平面菲涅尔透镜的3D成像的原理和 存在的一些问题。图1表示根据现有技术的3D成像方法。平面菲涅尔透镜的焦距f恒定，由第一菲 涅尔透镜115和第二菲涅尔透镜120构成，其中，第一菲涅尔透镜115使输入图像光源入射 进来，第二菲涅尔透镜120用于投射3D图像。在与第二菲涅尔透镜120相隔d3的位置处 形成3D图像，其中，根据从像源供给部110的中心到第一菲涅尔透镜115的距离dl与从第 一菲涅尔透镜115到第二菲涅尔透镜120的距离d2的不同，该3D图像相对于输入像源以 放大和缩小的形式具有不同的深度感。如图1所示，通过在与像源供给部距离为dl处的某一位置组合第一菲涅尔透镜 115和第二菲涅尔透镜120，3D图像就可以形成d3位置处上方的空间中，观看者从某一区域 θ 1可以观测到该3D图像。其中，从第一菲涅尔透镜115到第二菲涅尔透镜120的距离d2 保持在一定范围内，在该范围内，图像不会发生变形失真和像差现象。当将焦距为fl的第一菲涅尔透镜115和焦距为f2的第二菲涅尔透镜120在某一距离内设置成一排时，则该两个菲涅尔透镜115和120可以形成焦距f3127。在这里，f3是 由这两个菲涅尔透镜所形成的焦距。当使用两个菲涅尔透镜115和120投射二维像源时， 其上形成有图像的焦平面125可以形成为从两个菲涅尔透镜115和120的焦距127处向内 凹入的球形。同时，在从观看者的角度进行观测时，人眼就可以在具有某一孔径并通过由两 个菲涅尔透镜115和120所形成的焦距127的观测角θ 1的范围内看到该3D图像的输出 部分。在该范围内，观看者可以看到与形成在输出图像焦平面125上的图像相同的图像。 在这里，所产生的3D图像看起来好像漂浮在空中。下面将详细说明其原理。在图1中，从 像源供给部110所投射的二维图像可以向第一菲涅尔透镜115进行投射。第一菲涅尔透镜 115和第二菲涅尔透镜120结合起来，像单个透镜一样地发挥作用。输出图像焦平面125位 于两个菲涅尔透镜115和120的焦距127的范围内。参看图1，只要使从像源供给部110投 射在屏幕上的图像与第一菲涅尔透镜115保持某一距离dl，就可以在输出图像焦平面125 上得到所需的3D图像。并且，3D图像可以形成在根据第一菲涅尔透镜115和第二菲涅尔透镜120的凹槽方向的设置方式不同而具有不同形式的输出图像焦平面125上。这是由于根 据从菲涅尔透镜凹面的入射角的不同，光线的折射角也不同。存在的问题是，与第二菲涅尔 透镜120的整个显示区域相比，形成为球形的输出图像焦平面125仅形成在中心部的大约 1/4区域上，并且，从输出图像焦平面125的中心到边缘3D图像逐渐变小，同时产生图像的 变形失真。球形输出图像焦平面125在使第一菲涅尔透镜115和第二菲涅尔透镜120的凹 槽面对面的情况下而形成，其可以形成在具有圆形边界平面225 (在图2中)的3D像源的 屏幕210(在图2中)上。因而，与屏幕210(在图2中)的整个大小相比，所形成的3D图 像可形成在位于屏幕中心的圆形边界平面225内。屏幕210作为衬托3D图像的背景，显示 区域与其整个尺寸相比只可以为比较小的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有宽视角的３Ｄ图像显示装置，其包括：像源，其供给图像；第一菲涅尔透镜，其配置为用于折射和透射从所述像源入射过来的图像；以及第二菲涅尔透镜，其配置为通过折射和透射经由所述第一菲涅尔透镜所透射的所述图像来产生３Ｄ图像；其中，所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜中的至少一个为曲面菲涅尔透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2007-8-31 10-2007-0088632一种具有宽视角的3D图像显示装置，其包括像源，其供给图像；第一菲涅尔透镜，其配置为用于折射和透射从所述像源入射过来的图像；以及第二菲涅尔透镜，其配置为通过折射和透射经由所述第一菲涅尔透镜所透射的所述图像来产生3D图像；其中，所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜中的至少一个为曲面菲涅尔透镜。2.根据权利要求1所述的3D图像显示装置，其中，所述第一菲涅尔透镜为曲面菲涅尔 透镜，所述第二菲涅尔透镜为平面菲涅尔透镜。3.根据权利要求1或2所述的3D图像显示装置，其中，所述第一菲涅尔透镜的焦距等 于或大于所述第二菲涅尔透镜的焦距。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的3D图像显示装置，其中，所述第一菲涅尔透 镜的焦距小于所述第二菲涅尔透镜的焦距。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的3D图像显示装置，其还包括第三菲涅尔透 镜，其设置在所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜之间，用于折射和透射经由所述 第一菲涅尔透镜透射的图像，其中，所述第一菲涅尔透镜和所述第三菲涅尔透镜为沿相反方向弯曲的曲面菲涅尔透 镜，所述第一菲涅尔透镜的凹槽在面向像源的方向形成，所述第三菲涅尔透镜的凹槽在面 向所述第二菲涅尔透镜的方向形成，并且，所述第二菲涅尔透镜为平面菲涅尔透镜。6.根据权利要求1至4中任意一项所述的3D图像显示装置，其还包括第三菲涅尔透 镜，其设置在所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜之间，用于折射和透射经由所述 第一菲涅尔透镜所透射的图像，其中，所述第一菲涅尔透镜和所述第三菲涅尔透镜为平面菲涅尔透镜，并且所述第一 菲涅尔透镜和所述第三菲涅尔透镜的凹槽成面对面或者相反方向形成，所述第二菲涅尔透 镜为曲面菲涅尔透镜。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的3D图像显示装置，所述第一菲涅尔透镜或者 所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张善柱，
申请(专利权)人：三DIS有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]